基于模态分析的结构振动声辐射主动控制方法研究
发布时间：2021-08-14 20:32
在船舶工程领域,结构的振动及噪声控制受到了研究人员的持续关注,其在理论研究和工程应用中也具有十分重要的意义。被动控制及主动控制是振动噪声控制的两种主要手段,相比于被动控制,主动控制对结构的低频抑制效果好、且对被控结构物理性质影响较小、修正设计相对灵活方便,为低频振动与噪声的控制提供了一个有效手段,因此本文将利用主动控制方法来解决结构低频振动噪声问题。在低频段内,结构的振动及其产生的辐射噪声计算分析常要用到模态分析方法。模态分析不仅能将复杂的结构振动及声辐射响应表示为若干简单模态响应的叠加,而且模态参数可表示结构系统的固有特性,从本质上清晰地揭示结构振动及产生辐射噪声的机理,为低频段的结构振动声辐射控制提供了理论基础。因此,本文将从模态分析的角度展开了研究,首先提出了基于声压响应的模态参数识别方法,然后分别基于特征结构配置这一主动控制方法对结构的振动与声辐射展开研究,提出了基于导纳测量的结构振动及声辐射主动控制方法。针对声辐射极点与极小值点问题,提出了辐射声功率极点与极小值点计算方法。所有内容均围绕结构振动及声辐射展开,旨在获得有效的振动及声辐射主动控制方法。主要研究内容及成果如下:1....
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．?１?（ａ）消声瓦结构；（ｂ）吸声尖劈??
的极大值点与极小值点，则同样有可能分析及控制结构辐射噪声，但是据作者所知，目??前也未有相关研宄工作展开，因此，研宄辐射声功率的极值点及其应用也是一个重要内??容。??１．４本文所完成的主要工作??作者在攻读博士学位期间，针对以上讨论的基于模态分析结构振动及声辐射主动控??制研宄中还存在的问题，着重在以下几个方面进行了研宄，研宄路线图如１．２所示：??首先，研宄了基于非接触测量的声压信号来识别结构模态参数的问题，提出了基于??声压信号的模态参数辨识方法；其次，在建立模型的基础上，研究了部分特征结构配置??的振动主动控制问题，提出了一种优化的部分特征结构配置方法，在保留结构特性的基??础上可以有效地抑制结构的整体振动；针对结构振动引起的声辐射问题，利用导纳方法??的特征结构配置实现了声辐射主动控制，并通过数值方法验证了其准确性与有效性。考??虑到流体与结构的耦合作用的影响，研宄了流体加载下基于导纳方法的结构振动主动控??制内容，提出了一种基于导纳测量的杂交极点配置方法，数值结果显示该方法能够有效??地对水下平板结构进行极点配置，实现结构的振动主动控制；最后，受结构振动频响函??￣
２．３基于模态分析的声辐射理论??２．３．１结构声辐射计算??如图２．１所示，该薄板结构划分成个矩形网格，当在简谐激励下，此时的该薄板??结构的速度复振幅可以用如下列矢量表示：??ｖ〇?＝?［ｖ？?ｖｅ２?．．．ｖｅＲ］Ｊ?（２．１２）??图２．?１薄板结构的单元划分??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｐａｎｅｌ?ｉｎｔｏ?ｅｌｅｍｅｎｔａｌ?ｒａｄｉａｔｉｏｒｓ??如果该结构表面每个单元的声压如下列向量表示：??Ｐｃ?＝?［ＰｃｐＰｃ２－－－Ｐｃｋ］Ｔ?（２．１３）??则该结构产生的辐射声功率可以看成所有单元辐射声功率的叠加，其中每个单元的??辐射声功率为Ｗ＝＾Ａｅ?，所以该结构的整体辐射声功率可以表示为：??Ｗ（＾）＝Ｘ＾?Ａｅ?Ｒｅ?｛ｖ：ｒｐｅｒ｝?＾?Ａ?Ｒｅ?｛ｖｅＨｐｅ｝?（２．１４）??ｒ＝ｉ?Ｚ?Ａｉ＼??－２２－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]南京大学的有源噪声控制研究——纪念沙家正先生[J]. 邱小军. 电声技术. 2014(09)
[2]有限浸没深度无限长圆柱壳辐射声场波动特性[J]. 李天匀,江丰,叶文兵,朱翔. 中国舰船研究. 2013(01)
[3]弯曲振动薄圆板的辐射效率[J]. 任惠娟,盛美萍. 振动与冲击. 2012(20)
[4]基于声辐射模态的有源结构声传入及其辐射控制[J]. 靳国永,杨铁军,刘志刚. 声学学报(中文版). 2009(03)
[5]舰船主动隔振技术综述[J]. 徐洋,华宏星,张志谊,周建鹏. 舰船科学技术. 2008(02)
[6]稳定图方法在随机子空间识别模态参数中的应用[J]. 常军,张启伟,孙利民. 工程力学. 2007(02)
[7]结构声辐射有源控制中主导辐射模态的抵消及次级力的最优布放[J]. 李双,陈克安. 噪声与振动控制. 2006(06)
[8]水下加筋圆柱壳体的振动与近场声辐射研究[J]. 姚熊亮,刘庆杰,翁强,刘文贺. 中国舰船研究. 2006(02)
[9]基于遗传算法优化阻尼器空间位置的结构振动控制[J]. 李宏男,董松员,李宏宇. 振动与冲击. 2006(02)
[10]基于小波变换的结构模态参数识别[J]. 伊廷华,李宏男,王国新. 振动工程学报. 2006(01)
博士论文
[1]高阶系统状态反馈控制部分特征值配置[D]. 张磊.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]广义线性系统的鲁棒输出反馈特征结构配置[D]. 刘贺.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3343139
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．?１?（ａ）消声瓦结构；（ｂ）吸声尖劈??
的极大值点与极小值点，则同样有可能分析及控制结构辐射噪声，但是据作者所知，目??前也未有相关研宄工作展开，因此，研宄辐射声功率的极值点及其应用也是一个重要内??容。??１．４本文所完成的主要工作??作者在攻读博士学位期间，针对以上讨论的基于模态分析结构振动及声辐射主动控??制研宄中还存在的问题，着重在以下几个方面进行了研宄，研宄路线图如１．２所示：??首先，研宄了基于非接触测量的声压信号来识别结构模态参数的问题，提出了基于??声压信号的模态参数辨识方法；其次，在建立模型的基础上，研究了部分特征结构配置??的振动主动控制问题，提出了一种优化的部分特征结构配置方法，在保留结构特性的基??础上可以有效地抑制结构的整体振动；针对结构振动引起的声辐射问题，利用导纳方法??的特征结构配置实现了声辐射主动控制，并通过数值方法验证了其准确性与有效性。考??虑到流体与结构的耦合作用的影响，研宄了流体加载下基于导纳方法的结构振动主动控??制内容，提出了一种基于导纳测量的杂交极点配置方法，数值结果显示该方法能够有效??地对水下平板结构进行极点配置，实现结构的振动主动控制；最后，受结构振动频响函??￣
２．３基于模态分析的声辐射理论??２．３．１结构声辐射计算??如图２．１所示，该薄板结构划分成个矩形网格，当在简谐激励下，此时的该薄板??结构的速度复振幅可以用如下列矢量表示：??ｖ〇?＝?［ｖ？?ｖｅ２?．．．ｖｅＲ］Ｊ?（２．１２）??图２．?１薄板结构的单元划分??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｐａｎｅｌ?ｉｎｔｏ?ｅｌｅｍｅｎｔａｌ?ｒａｄｉａｔｉｏｒｓ??如果该结构表面每个单元的声压如下列向量表示：??Ｐｃ?＝?［ＰｃｐＰｃ２－－－Ｐｃｋ］Ｔ?（２．１３）??则该结构产生的辐射声功率可以看成所有单元辐射声功率的叠加，其中每个单元的??辐射声功率为Ｗ＝＾Ａｅ?，所以该结构的整体辐射声功率可以表示为：??Ｗ（＾）＝Ｘ＾?Ａｅ?Ｒｅ?｛ｖ：ｒｐｅｒ｝?＾?Ａ?Ｒｅ?｛ｖｅＨｐｅ｝?（２．１４）??ｒ＝ｉ?Ｚ?Ａｉ＼??－２２－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]南京大学的有源噪声控制研究——纪念沙家正先生[J]. 邱小军. 电声技术. 2014(09)
[2]有限浸没深度无限长圆柱壳辐射声场波动特性[J]. 李天匀,江丰,叶文兵,朱翔. 中国舰船研究. 2013(01)
[3]弯曲振动薄圆板的辐射效率[J]. 任惠娟,盛美萍. 振动与冲击. 2012(20)
[4]基于声辐射模态的有源结构声传入及其辐射控制[J]. 靳国永,杨铁军,刘志刚. 声学学报(中文版). 2009(03)
[5]舰船主动隔振技术综述[J]. 徐洋,华宏星,张志谊,周建鹏. 舰船科学技术. 2008(02)
[6]稳定图方法在随机子空间识别模态参数中的应用[J]. 常军,张启伟,孙利民. 工程力学. 2007(02)
[7]结构声辐射有源控制中主导辐射模态的抵消及次级力的最优布放[J]. 李双,陈克安. 噪声与振动控制. 2006(06)
[8]水下加筋圆柱壳体的振动与近场声辐射研究[J]. 姚熊亮,刘庆杰,翁强,刘文贺. 中国舰船研究. 2006(02)
[9]基于遗传算法优化阻尼器空间位置的结构振动控制[J]. 李宏男,董松员,李宏宇. 振动与冲击. 2006(02)
[10]基于小波变换的结构模态参数识别[J]. 伊廷华,李宏男,王国新. 振动工程学报. 2006(01)
博士论文
[1]高阶系统状态反馈控制部分特征值配置[D]. 张磊.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]广义线性系统的鲁棒输出反馈特征结构配置[D]. 刘贺.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3343139
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